Simulaties Chinese Academie Wijzen op Superionische Staat Binnenkern Aarde

De binnenkern van de aarde, een bol van ijzer en nikkel met een geschatte straal van 2.500 kilometer, wordt verondersteld materie te bevatten in een superionische toestand. Deze fase ontstaat onder de extreme druk en temperatuur die heersen in het centrum van de planeet. De toestand vertoont analogieën met het theoretische superionische ijs dat men vermoedt in de kernen van de ijsreuzen Uranus en Neptunus, planeten die voornamelijk uit lichtere elementen bestaan.

Onderzoekers van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben deze complexe materietoestanden gemodelleerd met behulp van geavanceerde computersimulaties. Deze berekeningen, gebaseerd op de principes van de kwantummechanica om de omstandigheden in het aardcentrum na te bootsen, suggereerden dat ijzerlegeringen, vermengd met lichte elementen zoals waterstof, koolstof en zuurstof, overgaan in een superionische fase. In deze unieke structuur bewegen de lichte elementen vrij, vergelijkbaar met een vloeistof, binnen een vast, geordend rooster van ijzeratomen.

Yu He, de geofysicus die het onderzoeksteam bij de CAS leidde, bestempelde deze bevinding als 'nogal abnormaal' binnen de context van heersende geofysische modellen. Wetenschappers speculeren dat deze superionische structuur de seismologisch waargenomen lagere schuifgolfsnelheid kan verklaren, wat de relatieve 'zachtheid' van de binnenkern verklaart. Dit model biedt tevens een potentieel kader om de structurele evolutie van de binnenkern over geologische tijdspannen en de oorsprong van de convectiestromen die het aardmagnetisch veld genereren, te verhelderen.

Directe experimentele verificatie onder deze extreme omstandigheden blijft momenteel onmogelijk, waardoor de superionische toestand per eind 2025 een vooraanstaande wetenschappelijke hypothese is. De CAS-onderzoekers, waaronder Yu He van het Instituut voor Geochemie, dragen met deze simulaties bij aan een dieper inzicht in de dynamische en fasenovergangen in het aardse binnenste. De discussie over de rotatie van de binnenkern is eveneens actueel; recent onderzoek wees uit dat de binnenkern sinds 2010 langzamer is gaan draaien, wat de complexiteit van de aardkernstructuur onderstreept.